JP3899742B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用の変速機として、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用変速機として、図３〜４に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が、研究されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６が設けられている。
【０００３】
即ち、各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を、互いに同心に設け、これら各枢軸５、５の中心軸を、上記入力軸１並びに出力軸３の中心軸に対し捩れの位置に配置している。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン６、６に支持された変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。
【０００４】
入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ上記枢軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面若しくはそれに近い凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００５】
上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成されている。上記カム板１０の片側面（図３〜４の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、前記入力側ディスク２の外側面（図３〜４の右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に関して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００６】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００７】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。
【０００８】
反対に、増速を行なう場合には、上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図４に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図３と図４との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００９】
上記各トラニオン６、６にパワーローラ８、８を支持する部分の構造に就いては、例えば特開平８−２４０２５１号公報等に記載されて従来から知られている。図５〜７は、この公報に記載された発明に準じて構成された従来構造を示している。先ず、この従来構造に就いて説明する。トラニオン６の中間部に円孔１５を形成している。この円孔１５は、上記トラニオン６の両端部に形成した枢軸５、５と直交する方向に（枢軸５、５の中心を延長した線と円孔１５の中心を延長した線とが直交する方向に）形成している。そして、上記円孔１５の内側部分に、変位軸７を支持している。この変位軸７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部１６と枢支軸部１７とを有する。このうちの支持軸部１６を上記円孔１５の内側に、ラジアルニードル軸受１８を介して、回転自在に支持している。又、上記枢支軸部１７の周囲にパワーローラ８を、別のラジアルニードル軸受１９を介して回転自在に支持している。
【００１０】
又、上記パワーローラ８の外側面と上記トラニオン６の中間部内側面との間には、パワーローラ８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受２０とスラストニードル軸受２１とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２０は、上記パワーローラ８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、このパワーローラ８の回転を許容する。この様なスラスト玉軸受２０は、複数個の玉２２、２２と、各玉２２、２２を転動自在に保持する円環状の保持器２３と、円環状のスラスト玉軸受外輪２４とから構成している。各スラスト玉軸受２０の内輪軌道は上記パワーローラ８の外側面に、外輪軌道は上記スラスト玉軸受外輪２４の内側面に、それぞれ形成している。
【００１１】
又、上記スラストニードル軸受２１は、スラストレース２５と保持器２６とニードル２７、２７とから構成される。この様なスラストニードル軸受２１は、上記スラストレース２５を上記トラニオン６の内側面に当接させた状態で、この内側面と上記スラスト玉軸受外輪２４の外側面との間に挟持している。又、上記トラニオン６の内側面で上記スラストニードル軸受２１を設ける部分は、上記変位軸７の支持軸部１６を枢支する為の円孔１５の開口周縁部を含めて平坦に形成している。そして、前記ラジアルニードル軸受１８を構成する、円筒状のラジアルニードル軸受外輪２８を上記円孔１５の内側にがたつきなく嵌合固定すると共に、このラジアルニードル軸受外輪２８の一端部（図５の右端部）を、上記トラニオン６の内側面から突出させている。又、上記ラジアルニードル軸受外輪２８の他端縁（図５の左端縁）は、上記支持軸部１６の端部に係止した止め輪２９に突き当てて、上記トラニオン６の外側面と同一平面上に位置させている。
【００１２】
一方、上記スラストレース２５の一部で、上記トラニオン６に形成した円孔１５の開口部に対向する部分に、円形の通孔３０を形成している。又、上記保持器２６には、上記各ニードル２７、２７を転動自在に保持するポケット３１、３１の他、上記スラストレース２５に形成した通孔３０と同様の通孔３２を形成している。これら両通孔３０、３２の内径寸法は、上記ラジアルニードル軸受外輪２８の外径寸法よりも僅かに大きくしている。従って、上記ラジアルニードル軸受外輪２８とスラストレース２５及び保持器２６とをトラニオン６に組み付けた状態では、ラジアルニードル軸受外輪２８の軸方向一端部が上記両通孔３０、３２の内側に挿入され、上記トラニオン６に対する上記スラストレース２５及び保持器２６の位置決めが図られる。
【００１３】
上述の様なスラストニードル軸受２１は、上記各パワーローラ８から上記各スラスト玉軸受外輪２４に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部１７及び上記スラスト玉軸受外輪２４が上記支持軸部１６を中心として揺動する事を許容する。即ち、トロイダル型無段変速機では、変速作業や伝達すべきトルクの変動、構成各部材の弾性変形等に起因して、入力側、出力側両ディスク２、４（図３〜４）の一方又は双方が軸方向に変位する場合がある。そしてこの場合には、変位軸７が上記支持軸部１６を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記スラスト玉軸受２０のスラスト玉軸受外輪２４の外側面と上記トラニオン６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、上記スラストニードル軸受２１が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１４】
上述の様な図５〜７に示した従来のトロイダル型無段変速機の場合には、トラニオン６の内側面が平坦である為、この内側面を外径の大きな工具で加工する事が可能になる。即ち、上記スラストレース２５を添設する部分は、円孔１５の端部が開口している事を除き、全面に亙り平坦である為、図６に示す様に、大きな外径寸法を有する工具３３により上記内側面を加工する事が可能になる。従って、上記トラニオン６の内側面の加工を能率良く行なえる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
図５〜７に示した従来構造の場合、ラジアルニードル軸受外輪２８の一端部をトラニオン６の内側面から突出させ、この一端部をスラストレース２５及び保持器２６に形成した通孔３０、３２に挿入する事により、上記トラニオン６に対するこれらスラストレース２５及び保持器２６の位置決めを図っているが、上記ラジアルニードル軸受外輪２８の端部外周縁に存在する面取りに就いて、特に考慮していない。この為、ラジアルニードル軸受外輪２８として、一般的な面取りを有するものを使用した場合には、上記保持器２６に形成した通孔３２の内周縁がこの面取りに対向し、この保持器２６にラジアル方向に亙る大きな力が加わった場合に、上記内周縁が面取り部分に乗り上げる等して、上記保持器２６の変位が円滑に行なわれなくなる可能性がある。
【００１６】
即ち、従来から一般的に使用されているラジアルニードル軸受外輪の場合、組み付け時の相手孔への挿入性や製造時の打痕発生等を考慮して、大きめの面取りを形成している。例えば、JIS B 1536に規定されている様に、外径が２０mmの軸を支持する為のラジアルニードル軸受を構成するラジアルニードル軸受外輪の場合で、面取りの大きさ（軸方向寸法）は０．３mm以上としており、実際のラジアルニードル軸受外輪の面取りはこれよりも大きいものであった。この為、上述の様な問題が発生する可能性があった。
本発明は、保持器に形成した通孔の内周縁のうちの少なくとも一部が、ラジアルニードル軸受外輪の端部に形成した面取りから外れた円筒面部分に対向する様に、各部の寸法を規制する事で、上述の様な不都合を防止するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンの中間部に上記枢軸と直交する方向に形成された円孔と、互いに平行で且つ偏心した支持軸部及び枢支軸部を有する変位軸と、このうちの支持軸部の外周面と上記円孔の内周面との間に設けられて上記変位軸を上記トラニオンに対して回転自在に支持するラジアルニードル軸受と、上記変位軸のうちで上記トラニオンの内側面から突出した上記枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラスト玉軸受と、このスラスト玉軸受を構成するスラスト玉軸受外輪の外側面と上記トラニオンの内側面との間に設けられ、上記パワーローラから上記スラスト玉軸受外輪に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部及び上記スラスト玉軸受外輪が上記支持軸部を中心として揺動する事を許容するスラストニードル軸受とを備える。
そして、上記第一、第二のディスクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と上記両ディスクの内側面とが互いに当接している。
又、上記トラニオンの内側面で上記スラストニードル軸受が設けられる部分は、上記円孔の開口周縁部を含めて平坦に形成されており、上記ラジアルニードル軸受は、上記円孔の内側に嵌合固定される円筒状でこの円孔の軸方向長さ寸法よりも大きな長さ寸法を有するラジアルニードル軸受外輪を含んで構成されており、上記スラストニードル軸受は、複数のニードルを転動自在に保持するポケット及び上記円孔の開口部に対向する円形の通孔を形成した保持器を含んで構成されており、上記ラジアルニードル軸受外輪の軸方向一端部が上記通孔の内側に挿入される事により、上記トラニオンに対する上記保持器の位置決めが図られている。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記ラジアルニードル軸受外輪の軸方向一端部の上記トラニオンの内側面からの突出量をＨとし、このラジアルニードル軸受外輪の軸方向一端部外周縁に形成した面取りの軸方向寸法をＣとし、上記スラストニードル軸受を構成する、上記トラニオンの内側面に添設されたスラストレースの厚さをＴとし、上記スラストニードル軸受を構成するニードルの直径をＤ_a とし、上記保持器の厚さをＴ_c とした場合に、Ｈ−Ｃ＞Ｔ＋Ｄ_a −Ｔ_c を満たす。
【００１８】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様の作用に基づき、第一のディスクと第二のディスクとの間で回転力の伝達を行ない、更にトラニオンの傾斜角度を変える事により、これら両ディスクの回転速度比を変える。又、トラニオンの内側面に凸部が存在しない為、この内側面を外径の大きな工具で加工する事が可能になり、トラニオンの内側面の加工を能率良く行なえる。又、保持器は通孔とラジアルニードル軸受外輪の端部との係合により、このラジアルニードル軸受外輪を介してトラニオンに位置決めされる。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、各部の寸法を規制する事により、上記通孔の内周縁と上記ラジアルニードル軸受用外輪の外周面で面取りから外れた円筒面部分とが必ず対向する様にしている為、上記内周縁が面取り部分に乗り上げる事を確実に防止して、上記保持器の変位を円滑に行なわせる事ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜２は本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、保持器２６に形成した通孔３２の内周縁のうちの少なくとも一部が、ラジアルニードル軸受外輪２８ａの端部に形成した面取り３４から外れた円筒面部分３５に対向する様に、各部の寸法を規制する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様である為、同等部分に就いては図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２０】
上記ラジアルニードル軸受外輪２８ａは、その軸方向寸法をトラニオン６の中央部の厚さ寸法よりも大きくする事により、その軸方向一端部（図１〜２の右端部）を、上記トラニオン６の内側面６ａからＨだけ突出させている。上記ラジアルニードル軸受外輪２８ａの軸方向一端部外周縁には上記面取り３４を形成しているが、本例の場合にこの面取り３４の軸方向寸法Ｃを、従来から一般的に使用されていたラジアルニードル軸受外輪に形成した面取りの場合よりも小さく（例えば半分程度）としている。又、上記トラニオン６の内側面６ａには、スラストニードル軸受２１の一方の軌道面を構成する為、厚さ寸法がＴであるスラストレース２５を添設している。そして、このスラストレース２５とスラスト玉軸受外輪２４との間に、それぞれ直径がＤ_a であるニードル２７、２７を挟持している。更に、これら各ニードル２７、２７は、厚さがＴ_c である保持器２６により転動自在に保持して、上記スラストニードル軸受２１を構成している。そして、Ｈ−Ｃ＞Ｔ＋Ｄ_a −Ｔ_c となる様に、これら各寸法Ｈ、Ｃ、Ｔ、Ｄ_a 、Ｔ_c を規制している。
【００２１】
上述の様に構成する本例のトロイダル型無段変速機の場合には、上記各部の寸法Ｈ、Ｃ、Ｔ、Ｄ_a 、Ｔ_c 同士の関係が上記不等式を満たす様に規制している為、前記通孔３２の内周縁と上記ラジアルニードル軸受外輪２８ａの外周面で面取り３４から外れた円筒面部分３５とが必ず対向する。即ち、上記保持器２６の片面（図１〜２の右面）が上記スラスト玉軸受用外輪２４に当接するまで、この保持器２６が上記ラジアル軸受用外輪２８ａの軸方向に変位した場合でも、上記通孔３２の内周縁のうちで上記スラストレース２５に寄った部分が、上記円筒面部分３５に対向する。この為、上記通孔３２の内周縁が面取り３４部分に乗り上げる事を確実に防止して、上記保持器２６の変位を円滑に行なわせる事ができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り構成し作用する為、構成部品の位置決めを確実に図りつつ、トラニオンの加工能率を向上させる事ができ、このトラニオン及びトラニオンを組み込んだトロイダル型無段変速機のコスト低減を図れる構造で、しかもスラストニードル軸受の作動を安定させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を、トラニオンにパワーローラを組み付けた状態で示す部分断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】従来から知られたトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図４】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図５】従来の具体的構造の１例を、トラニオンにパワーローラを組み付けた状態で示す断面図。
【図６】トラニオンのみを取り出して図５の右方から見た図。
【図７】パワーローラ及びスラスト玉軸受を除いて図５の右方から見た図。
【符号の説明】
１ 入力軸
２ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ 枢軸
６ トラニオン
６ａ 内側面
７ 変位軸
８ パワーローラ
８ａ 周面
９ 押圧装置
１０ カム板
１１ 保持器
１２ ローラ
１３、１４ カム面
１５ 円孔
１６ 支持軸部
１７ 枢支軸部
１８、１９ ラジアルニードル軸受
２０ スラスト玉軸受
２１ スラストニードル軸受
２２ 玉
２３ 保持器
２４ スラスト玉軸受外輪
２５ スラストレース
２６ 保持器
２７ ニードル
２８、２８ａ ラジアルニードル軸受外輪
２９ 止め輪
３０ 通孔
３１ ポケット
３２ 通孔
３３ 工具
３４ 面取り
３５ 円筒面部分

Claims (1)

1. 互いの内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ回転自在に支持された第一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンの中間部に上記枢軸と直交する方向に形成された円孔と、互いに平行で且つ偏心した支持軸部及び枢支軸部を有する変位軸と、このうちの支持軸部の外周面と上記円孔の内周面との間に設けられて上記変位軸を上記トラニオンに対して回転自在に支持するラジアルニードル軸受と、上記変位軸のうちで上記トラニオンの内側面から突出した上記枢支軸部の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラの外側面に添設して設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、このパワーローラの回転を許容するスラスト玉軸受と、このスラスト玉軸受を構成するスラスト玉軸受外輪の外側面と上記トラニオンの内側面との間に設けられ、上記パワーローラから上記スラスト玉軸受外輪に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部及び上記スラスト玉軸受外輪が上記支持軸部を中心として揺動する事を許容するスラストニードル軸受とを備え、上記第一、第二のディスクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と上記両ディスクの内側面とが互いに当接しており、上記トラニオンの内側面で上記スラストニードル軸受が設けられる部分は、上記円孔の開口周縁部を含めて平坦に形成されており、上記ラジアルニードル軸受は、上記円孔の内側に嵌合固定される円筒状でこの円孔の軸方向長さ寸法よりも大きな長さ寸法を有するラジアルニードル軸受外輪を含んで構成されており、上記スラストニードル軸受は、複数のニードルを転動自在に保持するポケット及び上記円孔の開口部に対向する円形の通孔を形成した保持器を含んで構成されており、上記ラジアルニードル軸受外輪の軸方向一端部が上記通孔の内側に挿入される事により、上記トラニオンに対する上記保持器の位置決めが図られているトロイダル型無段変速機に於いて、上記ラジアルニードル軸受外輪の軸方向一端部の上記トラニオンの内側面からの突出量をＨとし、このラジアルニードル軸受外輪の軸方向一端部外周縁に形成した面取りの軸方向寸法をＣとし、上記スラストニードル軸受を構成する、上記トラニオンの内側面に添設されたスラストレースの厚さをＴとし、上記スラストニードル軸受を構成するニードルの直径をＤ_a とし、上記保持器の厚さをＴ_c とした場合に、Ｈ−Ｃ＞Ｔ＋Ｄ_a −Ｔ_c を満たす事を特徴とするトロイダル型無段変速機。

Images